【《超高层钢结构建筑悬挑与悬挂结构的概况及应用情况综述》2000字】

超高层钢结构建筑悬挑与悬挂结构的概况及应用情况综述超高层钢结构建筑的发展概况近年来，随着我国经济实力的不断进步，城市人口的大量增长，普通“低矮”的建筑结构形式已经不能满足民众对结构空间、功能上的使用需求，因而促进了现有建筑物、构筑物逐步向高层、超高层等复杂结构形式不断演化，一个国家的综合国力及科技实力可以一定程度的体现在其超高层建筑的施工技术水平上。二十世纪之前，受限于条件与技术的发展，建筑结构体系较为规整且受力简单，施工过程对结构整体性能影响常不做考虑。但随着建筑结构高度的不断增加，形式的不断复杂，造成超高层建筑在整个建设施工过程中面临着巨大的挑战。钢结构由于其自重轻、韧性高、受力性能好以及适用于大跨度空间等特点而在国内外被广泛的应用于超高层复杂体系结构中。法国巴黎超过三百多米的埃菲尔铁塔是世界上最早的超高层钢结构，同时在很长一段时间内亦为世上最高的建筑。深圳发展中心大厦建于我国八十年代中期，是第一栋国内建成的超高层钢结构建筑，该大厦施工过程中也引进了大批国外的建设制造技术。发展至今，依托于工程建造实力的不断提升，国内的超高层钢结构建筑越来越多，随之而来的是对钢结构工程施工质量控制的要求也越来越高。由于水平作用对高层建筑结构的影响较为明显，因而在设计高层钢结构主体时，抗侧力体系的布置与选型非常重要REF_Ref73634879\r\h[1]，其体系选型情况既影响建筑工程造价又关乎整体结构性能。对于建筑高度较小的钢结构房屋，可采用纯框架体系，不设支撑，传力路径明确简洁，但抗侧刚度小，楼层一般不超过12层；对于高度较大的钢结构建筑，可在原有钢框架的基础上设置中心或偏心等支撑形式REF_Ref71576005\w\h[2]，增强梁、柱的稳定承载力，有效提高抗侧刚度及抗震性能，不仅可以节省钢材用量，还能较大幅度提升建筑高度。悬挑与悬挂结构的概况及应用随着城市的不断发展壮大，对现代化高层建筑结构在节约土地资源同时还须扩大使用空间的要求也越来越高。为不断适应新的建筑外形与功能需求，国内外很多学者都尝试将各类型的结构体系相结合做到取长补短以推动结构形式的进一步优化升级，其中悬挑悬挂与超高层建筑相结合的结构形式近年来逐步增多。实质上，这两种结构体系在力流的传递路径与结构设计原理等方面都有各自特点即在概念与建筑结构形式上并不能完全等同。悬挑结构ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>唐兴荣</Author><Year>2006</Year><RecNum>25</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[4]</style></DisplayText><record><rec-number>25</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="059rzawt8wa5vfex0tjv9p995zz0ezd5sse2"timestamp="1619969173">25</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>唐兴荣</author></authors></contributors><titles><title>特殊和复杂高层建筑结构设计</title></titles><dates><year>2006</year></dates><publisher>特殊和复杂高层建筑结构设计</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>通常系指代结构一端有支撑或约束作用使之成为几何不变体系，而另一端向外延申而无多余约束。悬挑结构部分的重量及荷载常用外伸转换层或外挑大梁的形式来承担，由于悬挑结构不仅可节省用地面积，同时能在结构底部形成较大限度的开阔空间，呈现更好的艺术效果REF_Ref71576065\w\h[3]，使悬挑部位以下区域得到充分释放，而常在雨篷、车站、机场、剧院等建筑中得以应用。悬挂结构主要是指支撑体系通过吊件将悬挂部分连接起来，主体结构对悬挂部分以“吊拉”的方式进行结合。一般高层悬挂结构建筑主要由竖向承重主构架、吊件、被悬挂楼层等三部分组成；其中主承重结构可为钢筋混凝土或钢结构等，而吊件则可采用高强钢束或型钢吊柱等将悬挂楼层与主结构连接，悬挂部位荷载先传递至主构架再传递到基础。此外，依据建筑平面尺寸、高度和三维形态的不同可采用斜拉杆、桁架等将结构部位以顶部或分组的方式进行悬挂。根据悬挂结构的不同悬吊方式与主体支撑的结构形式，SchuellerREF_Ref71576083\w\h[4]将其分为三类，分别是张拉集成式、刚性筒式以及拉索桅杆式。在这几种形式中刚性筒式悬挂体系由于其独特形式特点而在高层建筑结构中应用较多，其悬挂部分主要是通过吊件或拉索传力，而整体承重及抗侧能力则依赖起主体支撑作用的刚性筒体。针对刚性筒式的悬挂结构体系，学者刘郁鑫REF_Ref71576093\w\h[5]又将其分为三个子类分别是：（1）核筒式悬挂结构体系：该体系一般带有悬挑结构，通常以中部落地核筒作为建筑的主体结构，在落地筒相应高度位置设置外伸结构或以拉杆将楼层悬挂起来，悬挂楼层的竖向荷载先传递给落地筒再传递至基础。此类结构体系具备较为优良的耗能减震性能REF_Ref71576259\w\h[6]REF_Ref72016734\w\h[7]，悬挂部分可灵活布置便于创造空间集约用地，其基本模型如REF_Ref72003833\h图11所示。德国宝马公司写字楼REF_Ref72058177\w\h[8]、贵阳金阳区的国际会议中心201大厦REF_Ref71576297\w\h[9]、南非约翰内斯堡标准银行中心REF_Ref72071214\w\h[10]等三栋标志性建筑如REF_Ref71404770\h图12，均采用了核筒式悬挂结构。a）悬挑式b）拉杆式图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s11核筒式悬挂结构基本模型a）慕尼黑BMW办公大楼b）贵阳国际会议中心201大厦图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s12核筒式悬挂结构典型建筑（2）框架式悬挂结构体系框架式悬挂结构体系通常以框架梁、柱构成落地主体受力框架，被悬挂楼层荷载通过吊件传递至框架梁，再由落地框架柱传至基础。结构底部因楼层悬挂可获取较大活动空间，其结构模型如REF_Ref71404781\h图13所示。框架式悬挂结构的典型应用可见REF_Ref71404787\h图14香港HSBC汇丰银行大楼REF_Ref72058633\w\h[11]，监测情况表明该结构各项性能优越。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s13框架式悬挂结构图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s14香港汇丰银行大厦（3）拱形或悬索式悬挂结构拱形或悬索式悬挂房建结构设计思路相仿于悬索桥，常利用两侧高塔作为主要承力结构，在大跨度范围内悬吊楼层板。此类形式